Actividades experimentales en los primeros años escolares

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Actividades experimentales en los primeros años escolares: relato de una investigación.
Cleci Werner da Rosa1, Álvaro Becker da Rosa2 e Claudete Pecatti3
Resumen
El texto trabaja sobre una serie de actividades experimentales realizadas en los años iniciales, relacionadas con la enseñanza de física, desarrolladas de manera tal que involucren la participación activa de los estudiantes y el uso de equipos didácticos construidos a partir de materiales de uso cotidiano de los estudiantes, la temática trabajada es la temperatura y se realiza un relato de la experiencia, la población fueron alumnos de tercera serie de la enseñanza fundamental.
La metodología utilizada en las actividades fue centrada en la experimentación con la participación activa de los estudiantes. Lo que se buscaba con la investigación era determinar ¿Cómo los niños se comportan delante de la realización de actividades experimentales en términos de participación, “desarrollo” y motivación?, des mismo modo el estudio dejo como resultado la viabilidad de trabajar conocimientos de física en los años iniciales, evidenciando su carácter de imprescindibilidad para los educadores comprometidos con la formación amplia e integral.
 Introducción
La sociedad actual viene heredando a los sistemas educacionales la función de contemplar una formación más amplia y diversificada. La escuela debe preparar a los sujetos para la vida, para su bienestar y para actuar de forma crítica y consciente respecto a lo que sucede en el mundo. No se requiere de un sistema que solo tenga por fin cuestiones propedéuticas (solo objetivos relacionados a la enseñanza, el conjunto de saber necesarios para aprender a, b etc.) o que solo este pensado para prepararlos para el mundo del trabajo, es necesario en su estructura organizacional darles elementos que los preparen para la vida.
Los currículos deben contemplar elementos más allá de los disciplinares, buscando involucrar valores, actitudes, hábitos, emociones etc. Macedo en 2005 indica que la escuela está perdiendo la cultura lúdica, un elemento fundamental en la formación de los niños, dado que representa una de las fuentes de interés para los niños, lo cual contribuye para el desarrollo.
La falta de actividades lúdicas es uno de los causantes de actitudes inadecuadas o circunstanciales, el desafío de la educación es “articular de modo independiente dos tareas, integrar a los niños a la sociedad adulta (aprender conceptos, informaciones, reglas y actitudes valoradas en una determinada cultura o grupo social, etc.) y al mismo tiempo favorecer su autonomía”. Por esto es que jugar no debería excluirse de la practica pedagógica.
En la enseñanza de las ciencias en los años iniciales Carvalho viene demostrando la importancia del desarrollo de las actividades experimentales para la construcción del conocimiento físico. Apoyado teóricamente de estudios de Piaget, específicamente de la teoría de la epistemología genética, puesta que esta permite entender cómo construyen el conocimiento físico del mundo que los rodea y como van elaborando explicaciones causales de los fenómenos observados.
Pese a que Piaget era un biólogo este prefirió usar experimentos físicos que biológicos o químicos dado a que el tiempo entre la acción y la reacción que ejecutaba el niño sobre el objeto es mucho más corta lo que le permitía al sujeto variar sus acciones y observar inmediatamente las reacciones del objeto, de este modo consiguiendo la realización de hipótesis sobre los fenómenos, probarlos e intentar explicar el porqué del acontecimiento. (Carvalho, 2005, p.52) lo anterior es importante no solo por la construcción o reconstrucción de conceptos científicos, sobre todo por proveer variables que contribuyen en la formación de los individuos.
Las investigaciones desarrolladas por Carvalho demostraron que para discutir los conceptos y los fenómenos derivados de las ciencias naturales (física), es necesario buscar estos elementos en lo cotidiano de los niños, en sus juegos, en su mundo. Entonces la tarea de la escuela será la de reconstruir esos conceptos que están elaborados de manera espontánea en el mundo.
Señala la autora
“es importante hacer que los niños discutan los fenómenos que los rodean, llevándolas a estructurar esos conocimientos y a construir con su referencial lógico significados de esa parte de la realidad. Entonces es necesario trabajar con problemas físicos que los alumnos puedan discutir y proponer soluciones compatibles con su desarrollo y su visión de mundo, de modo que en algún momento llegarán al conocimiento científico” (Carvalho, 1998, p.13) 
Según Bachelard “todo conocimiento es la respuesta a una pregunta” lo que permite comprender la importancia de las actividades de experimentales en las series iniciales, en el proceso de reconstrucción de conocimientos científicos. Carvalho destacó que la experimentación no puede ser relegada a un segundo plano en las series iniciales puesto que hace parte de la naturaleza del niño experimentar, probar, investigar y proponer soluciones, el papel entonces de la escuela es incentivar y sacar provecho de estas características, actuando como mediadora entre la experimentación espontánea y la científica.
Este tipo de abordaje metodológico le da la iniciativa al estudiante, porque crea la oportunidad para que el defienda sus ideas con seguridad y aprenda a respetar las ideas de los demás, sumado a que le permite desarrollar otros tipos de acciones manipulaciones, observaciones, reflexiones, discusiones y escritura. Es por ello que se requiere la inserción de estas actividades experimentales y que sean efectuadas de modo consciente y con una propuesta en enseñanza dirigida a la aproximación de los estudiantes con su mundo, actuando como mecanismo favorecedor del aprendizaje en sus dimensiones pedagógicas.
La experimentación en la práctica cuando es asumida en las actividades curriculares usualmente asume el carácter de demostración, de comprobación, de los fenómenos discutidos teóricamente, o acaba siendo utilizada para mantener el foco de atención del sujeto en el objeto de conocimiento. Por lo cual hay que dar un giro de este tipo de enfoque puesto que la “principal función de las experiencias es que con ayuda del profesor y a partir de las hipótesis y los conocimientos anteriores se logre ampliar el conocimiento del alumno sobre los fenómenos naturales y hacer que el las relacione con su manera de vivir el mundo.
Astolfi et al (1998), demuestra que la enseñanza de ciencias en los niños, representa la formación del espíritu científico, que presupone la deducción al raciocinio lógico, pero que también representa la invención de hipótesis y la formulación de problemas. Por eso la acción sobre los objetos es fundamental puesto que es un motor en el cual la enseñanza de las ciencias va a tomar un lugar privilegiado para articulación de la practica con la reflexión y de la acción con la conceptualización.
La enseñanza de ciencias no puede reducirse a aprender conceptos y fenómenos de la disciplina, debe ser entendido como “una palanca para el desarrollo del paso a la abstracción, de las capacidades de raciocinio y de anticipación, favoreciendo el acceso a nuevas operaciones mentales”
En este sentido las actividades experimentales son la oportunidad de avanzar sobre el plano combinatorio de la lógica matemática y aproximar a los estudiantes a situaciones reales. Dando oportunidades a las operaciones lógicas, al desarrollo de habilidades manuales y técnicas, al mismo tiempo en que encoraja a los estudiantes a la probidad (honestidad) intelectual y moral.
Otro elemento relevante es la forma en que la actividad experimental está vinculada al proceso de enseñanza aprendizaje, en relación a las ciencias en niños, es decir la necesidad de que esta sea enseñada con la estructura de una actividad científica pero que no permanezca presa a la rigurosidad del método. Astolfi llama la atención de priorizar el espíritu científico ante el método científico, mostrando que si el objetivo
es desarrollar actividades que permitan una aproximación a situaciones cotidianas que consideren vinculadas a conceptos espontáneos y permitan la reconstrucción de esos conceptos a partir de la acción del niño sobre el objeto, es necesario no permanecer preso a procedimientos codificados por etapas, que privilegie de cierta forma el pensamiento deductivo. 
“Una experiencia enriquecedora es aquella que permite descubrir aquello que no se esperaba, que prueba muchas veces una hipótesis, diferente de aquella sobre la cual el investigador se había inclinado.” Astolfi
El desarrollo de actividades experimentales fuertemente asociadas al desarrollo del método experimental, viene tomando la connotación de saber específico desplazando al referencial de actividades vinculadas a los contenidos discutidos en clase, para el estatus del elemento del saber.
La utilización de un método riguroso en el laboratorio didáctico viene siendo discutido, puesto que acaba por retorcer el propósito real de inclusión de esas actividades en el proceso de enseñanza aprendizaje. Pinho Alves mostraba que “había profesores que hasta indicaban a delimitar el error máximo en las mediciones, lo cual demuestra que el objetivo del laboratorio está dirigido a la enseñanza de procedimientos, técnicas y habilidades experimentales.”
Un análisis de Pinho Alves que también es mencionada por Astolfi demuestra que ni el mismo Claude Bernard llamado el padre del método experimental en sus cuadernos de laboratorio procedía de forma tal de privilegiar el rigor de un procedimiento codificado en etapas, evidenciando la secuencia deductiva de la observación, la hipótesis, la experiencia, interpretación y conclusión en sus investigaciones. 
Respecto a la importancia de las actividades experimentales hay otras cuestiones que se vienen trabajando, tal como destaca Hodson 1988 al mencionar que hay otras funciones pedagógicas en el componente curricular, además de lo cognitivo. Puesto que para él las actividades tienen por objetivo estimular la confianza y la autoestima de los estudiantes, el objetivo principal es:
“mostrarles a los niños que ellos pueden manipular y controlar eventos, o mostrar que ellas pueden investigar y solucionar problemas, o al menos intentarlo” 
La importancia de la afectividad en término de las emociones, motivación e interés en el proceso de aprendizaje también se viene trabajando para superar la dicotomía entre los procesos cognitivos y afectivos presentes en los currículos escolares. Autores de la psicología cognitiva, como Jean Piaget, Henri Wallon y Lev Semenovich Vygotsky ya venían trabajando sobre la importancia de la afectividad en los procesos cognitivos.
En Piaget la afectividad precede las funciones cognitivas y ejercen influencia sobre el proceso de aprendizaje, esto se hizo evidente al ver que estudiantes con dificultades en matemáticas tuviesen problemas con la disciplina. Por su lado Vygotsky destaco que el pensamiento tiene origen en su esfera de motivación, siendo que el desarrollo de la conciencia humana tiene como base la interrelación entre afecto e intelecto.
Según Wallen la dimensión afectiva, en especial las emociones ocupan un lugar central en la construcción del sujeto, como en la construcción de conocimiento. La importancia de esta relación se da porque el aparato orgánico sin el componente afectivo no es capaz de construir la obra completa de la naturaleza humana, que piensa y se mueve en un mundo material.
Metodología de la investigación. 
La investigación trabajo con estudiantes de tercera serie de la enseñanza fundamental en una escuela de paso fundo RS participaron 28 alumnos seleccionados de interés para la maestra, el tema a abordar seria la temperatura que se encajaba curricularmente con ciencias.
La temática fue abordada de manera experimental, de modo que estimulara y motivara a sus estudiantes. De ahí que la propuesta seleccionada fuese experimental para ser desarrollada en el aula y conjuntamente fue elaborada una propuesta investigación que permitiese investigar la participación, el involucramiento y la motivación de los estudiantes durante la actividad.
Para colectar datos se usaron grabaciones de los diálogos de los estudiantes, del material se extrajo elementos vinculados a la motivación de aprender y buscar el conocimiento en espacios fuera de la sala de clases.
La actividad desarrollada.
La actividad busco averiguar la pertinencia de la realización de actividades experimentales en física, para estudiantes de series iniciales, analizando de qué forma contribuyen para el envolvimiento y la motivación de los estudiantes para con el objeto de conocimiento. La propuesta consistía en generar una discusión sobre el fenómeno de estudio (temperatura) de modo que se pudiese identificar en situaciones cotidianas, al mismo tiempo en que se desarrollaban actividades experimentales.
El punto principal del estudio propuesto estaba en la participación activa de los estudiantes, en los diferentes momentos de estudio, además de instigar a los estudiantes a proponer soluciones y respuestas a las preguntas iniciales, de forma tal que se puedan correlacionar con sus conocimientos espontáneos.
Para cumplir con el propósito del estudio las actividades se daban en dos momentos el primero destinado a generar diálogos con los estudiantes en relación al tema de estudio y el otro destinado a la realización de actividades experimentales. 
La primera sesión fue organizada de manera colectiva y consistió en realizar una serie de preguntas hechas por los investigadores alrededor del tema de estudio de modo que se generase un espacio de dialogo y de rescate de conocimientos previos. El lanzar este tipo de preguntas sin respuestas predefinidas creo un escenario difícil de controlar en la sala de clases, lo cual se preveía puesto que el sistema nos enseña que cada pregunta tiene una respuesta única e inmediata, esta situación idealmente debería ser transformada puesto que la escuela no es un repositorio de conocimientos, es por su parte un espacio para confrontar ideas, de formulación de argumentos y de cuestionamientos, que permitirán a los estudiantes la constante reformulación y reconstrucción de conocimientos.
En la segunda sesión los estudiantes se organizaron en grupos de trabajo, fueron entregados materiales y equipamientos necesarios para la realización de actividades experimentales, así como las preguntas a ser discutidas (experimentadas) de forma práctica en los grupos, para posteriormente ser socializadas en grupos mayores, así que los grupos contaron de manera sucinta lo que experimentaron y dieron unas conclusiones del experimento.
La primera actividad de experimentación buscaba que los estudiantes usaran un termómetro, por lo cual la pregunta estaba alrededor del funcionamiento del mismo a lo cual realizaron observaciones alrededor de la precisión y el funcionamiento del mismo respecto de quien realizaba la medición, los estudiantes construyeron un termómetro para confrontar los valores con el termómetro industrial. Al igual que les permitió comprender como el aumento de la temperatura transforma el volumen.
La siguiente actividad buscó analizar el equilibrio térmico entre cuerpos a diferentes temperaturas y cuales factores interfieren para alcanzar dicho equilibrio. La actividad pese a los riesgos de usar agua hirviendo y frascos de vidrio se realizó sin problema alguno para observar la relación tiempo vs temperatura para ver el momento en que se estabilizaba la mezcla de los líquidos en los recipientes de diferentes materiales, a propósito no se indicó la cantidad de agua para hacer la medición por lo que los menos atentos tuvieron que repetir la experiencia, algunos grupos ubicados cerca a los extremos manifestaron que su agua se enfriaría más rápido por la acción del viento, todas estas preguntas permitieron que el grupo las correlacionara con situaciones cotidianas.
En la última experiencia se cuestionó sobre cómo hacer la medición de temperatura en una hormiga utilizando
el termómetro, varias fueron las respuestas lo cual desencadeno discusiones sobre los tipos de termómetros con diferentes propiedades termométricas.
La investigación concluyo con la consulta por parte de los estudiantes sobre tipos de termómetros de modo que se lograse asociar este recurso con las aulas experimentales de física.
Discusión de los resultados.
Para los autores innegable la contribución de este tipo de actividades para el proceso de formación a estudiantes desde sus diversas dimensiones, la participación activa de los estudiantes dejo ver un momento significativo no solo desde lo cognitivo asociados al aprendizaje de un contenido sino también al compromiso y la motivación. Al sentirse relacionados con el objeto de conocimiento los estudiantes terminan por sentirse más interesados y motivados.
Los niños al observar e interactuar con el mundo a su alrededor, demostraron que la física es susceptible de ser enseñada desde las series iniciales y es una necesidad para que el conocimiento adquiera un carácter de instrumento para la vida. La participación activa del alumno y su compromiso pone en movimiento una serie de estructuras de pensamiento, que en caso contrario no fuesen exploradas permanecerían inertes.
La metodología utilizada en el desarrollo de las actividades propuestas demostró que el niño es movido por su curiosidad y por el deseo de conocer, esto se evidencio en las diferentes etapas del proceso con actitudes dinámicas y eufóricas causando momentos difíciles de controlar, situación normal al tratarse de niños de esa edad. La participación activa no solo ocurrió cuando manipulaban los equipamientos sino también cuando se le instigo a reflexionar, discutir y proponer alternativas a las situaciones presentadas. Rangel 2002 indicaba que ser activo no significaba necesariamente estar envolviendo los sentidos en búsqueda del conocimiento. Pero si estar en contacto con ese conocimiento sea en forma de pensamiento o de hipótesis o reevaluando las certezas, cada área tiene su especificidad no quiere decir que siempre requiera de material concreto.
El profesor no puede ser pasivo y viendo las tentativas de error de sus alumnos, el necesita cuestionar y reconducir en determinadas direcciones lo cual no los deja totalmente libres.
Otro aspecto importante y que represento un momento significativo en el desarrollo de las actividades experimentales está asociado al compromiso con el objeto de conocimiento y con la actividad propuesta dado que esto genero disposición e inquietos en la medida que algo iba a suceder, demostrando que su atención estaba direccionada para las actividades propuestas.
Las discusiones sobre las actividades que van a desarrollar permitió indagar qué piensan ellos sobre determinados asuntos, como pueden verificar si están correctas o no lo cual les permite desarrollar sus formas de pensamiento de organización mental. Las respuestas “ya listas” muestran que es necesario indagar, proponer soluciones, intentar y asumir hipótesis, antes de asumir algo como verdadero o definitivo. Por su parte experimentar requiere de actitudes diferentes de las instigadas por cuestiones apenas teóricas, las actividades experimentales acaban exponiendo al sujeto a controlar angustias, ansiedad por falta de tiempo. Ante lo cual el sujeto debe tener una organización personal y grupal pues la propia necesidad de relatar lo que aconteció denota cierta estructura organizacional donde todos puedan hablar y opinar.
Los alumnos cuando se sienten motivados para aprehender acaban por hacer que este objeto de conocimiento significativo para ellos. ¡Situación deseada por los educadores!
El episodio analizado en ese estudio, trae aspectos que, muchas veces, se presentan como coadyuvantes en la realización de una actividad experimental, pero que acaban por convertirse en punto fundamental de la actividad en análisis.
En física para niños estamos preocupados por la apropiación del conocimiento científico, tenemos ahora una nueva tesis a revelarse: la importancia de esas actividades para otras dimensiones pedagógicas, como la motivación, la participación y la participación de los estudiantes.
La escuela debe hacer una aproximación con el objeto de estudio, situación que se muestra como tendencia del sistema educativo en la sociedad contemporánea. La escuela debe superar la dimensión meramente de dominio de los contenidos e ir en otras dimensiones tal como lo señalan Martin y Briggs (in Lafontune y Saint-Pierre, 1996), involucrando lo que los autores denominan como dominio afectivo (actitudes, emociones, motivación, atribución y confianza en sí mismo).
Consideraciones finales.
Las actividades experimentales pueden representar una alternativa metodológica en la búsqueda de transformar el aprendizaje significativo en ciencias para los estudiantes, principalmente en las series iniciales, pero también permitió identificar que tales actividades superan las cuestiones específicas del saber científico y alcanzan objetivos vinculados a la dimensión afectiva, a través de la motivación por aprender.
La tarea del profesor en esta labor es propiciar situaciones que permitan integrar armoniosamente afectividad y contenidos específicos, evidenciando la inseparabilidad de este proceso Pino destaca tres elementos en relación al acto de aprender "Implica tres elementos, no sólo dos: el sujeto que conoce, la cosa a conocer y el elemento mediador que hace posible el conocimiento ".